ما هي القواعد النيتروجينية الأربعة

كتابة: ضحى حماده آخر تحديث: 03 يناير 2021 , 05:20

تعريف القواعد النيتروجينية الأربعة

القواعد النيتروجينية الأربعة ، والتي تعتبر حجر الأساس في علم الوراثة الجزيئي ، وتتواجد في الحمض النووي ، وهم كما يلي : [1]

  1. الأدينين الذي يرمز إليه بالرمز A
  2. السيتوزين الذي يرمز إليه بالرمز C
  3. الغوانين الذي يرمز إليه بالرمز G
  4. الثيامين الذي يرمز إليه بالرمز T

وهي موجودة في مجموعات من ثلاث مجموعات ، يطلق عليها ؛ الكودونات الثلاثية ، والتي تعمل كتعليمات لما تصنعه مصانع الخلايا الخلوية في الجسم ، حيث تقوم هذه البروتينات ، التي يكون كل منها منتجًا لجين معين ، بتحديد كل شيء بدءًا من الأطعمة التي يمكن للجسم هضمها ، او التي لا يمكن هضمها بسهولة ، كما تعمل على تحديد لون العين ، وطول الشخص النهائي عند البلوغ ، والعديد من السمات الأخرى.

شرح القواعد النيتروجينية الأربعة

بداية يجب أن نعرف حول النظام الجيني ككل ، من أجل فهم القواعد النيتروجينية الأربعة : [1] ، [2]

الاحماض النووية ، ويرمز للحمض النووي بالرمز DNA ، وهو أحد اثنين من الأحماض النووية الموجودة في الطبيعة ، حيث أن الحمض الآخر هو الحمض النووي الريبي ، والاحماض النووية تكون عبارة عن سلاسل طويلة من النيوكليوتيدات ، تلك التي تتضمن ثلاث عناصر ، وهم ؛ سكر بنتوز ، ومجموعة فوسفات ، وقاعدة نيتروجينية.

إن RNA  ، و DNA يختلفان في نقاط أساسية ، وهي ؛

  • الديوكسيريبوز ، وهو السكر الموجود في الحمض النووي DNA.
  • الريبوز ، وهو السكر الموجود في الحمض النووي الريبي RNA.

والفرق بين الاثنين ، هو أن الديوكسيريبوز يحتوي على عدد أقل من ذرة الأكسجين خارج الحلقة المركزية ، كما أن الحمض النووي دائمًا ما يكون مزدوج الشريطة ، بينما يكون الحمض النووي الريبي أحادي السلسلة.

ومع احتواء الحمض النووي DNA ، على القواعد النيتروجينية الأربعة (A و C و G و T) ، يحتوي الحمض النووي الريني RNA ، على A) و C و G و(U وحرف U يرمز إلى اليوراسيل ،وهو موجود بدلاً من T الذي يرمز إلى الثيامين ، وهناك ضرورة لوجود الفرق بين اليوراسيل والثيامين ، حيث يعمل على إيقاف الإنزيمات التي تعمل على RNA من ممارسة نشاط على الحمض النووي والعكس صحيح.

ما هي القاعدة النيتروجينية

القاعدة النيتروجينية عبارة عن نيتروجين ، ويرجع ذلك إلى نسبة النيتروجين التي تتضمنها كتلتها الإجمالية ، وتسمى بالقواعد حيث أنها تعمل كمتقبلات لبروتون ذرة الهيدروجين ، وتميل إلى حمل صافي موجب الشحنة الكهربائية.

يصنف الأدينين ، والغوانين على أنهما بيورينات ، والبيرورينات تتضمن حلقة من ست أعضاء مدمجة في حلقة من خمس أعضاء ، وتشتمل هذه الحلقات فيما بينها على أربع ذرات من النيتروجين ، بالإضافة إلى خمس ذرات من الكربون ، ومكونات أخرى تسقط من الحلقات.

ويصنف السيتوزين ، والثيامين إلى بيريميدينات ، والتي تحتوي على ست أعضاء فقط ، تضم ذرتين من النيتروجين ، بالإضافة إلى أربع ذرات من الكربون ، ومكونات أخرى أيضا تحتويها كل قاعدة ، وتسقط من الحلقة.

اهمية القواعد النيتروجينية الأربعة

بعد الدراسة للحمض النووي ، والحمض النووي الريبي ، اتضح لنا القواعد النيتروجين الاربعة ، والتي يتضمنها الحمض النووي DNA ، هي ؛ الأدينين (A) والسيتوزين (C) والغوانين (G) والثيامين (T).

وهذه القواعد هي جزء من الحمض النووي المسؤول في النهاية عن تنوع المنتجات الجينية عبر الكائنات الحية ، كما أنها عبارة المكان الذي يتم فيه إنشاء الرموز.

يتم اقتران الأدينين في خيط الحمض النووي مع الثيامين من حيث كونهم من البيورينات ، ويقترن السيتوزين مع الغوانين من حيث كونهم من بيريميدينات.

ومع تكون البيورينات من حلقة مكونة من ستة أعضاء من النيتروجين ، والكربون ، وحلقة مكونة من خمسة أعضاء من النيتروجين ، والكربون ، مثل مسدس وخماسي يتشاركان جانبًا ، وتخليق البيورين يشتمل على التغيير ، والتبديل الكيميائي لسكر الريبوز ، متبوعًا بإضافة مجموعات أمينية (-NH2).

كما أن البيريميدين يحتوي على حلقة مكونة من ستة أعضاء من النيتروجين ، والكربون ، مثل البيورينات ، ولكنها تفتقر إلى حلقة البيورين المكونة من خمسة أعضاء من النيتروجين والكربون ، مما يجعل البيورينات تحتوي على كتلة جزيئية أعلى من البيريميدينات.

تخليق النيوكليوتيدات المحتوية على بيريميدينات ، وتخليق النيوكليوتيدات المحتوية على البيورينات ، يحدث بترتيب معاكس في خطوة واحدة ، حيث أن ؛

في البيريميدين ، يتم تجميع الجزء الأساسي أولاً ، ثم يتم تعديل باقي الجزيء إلى نيوكليوتيد لاحقًا.

في البيورينات ، يتم تعديل الجزء الذي يصبح في النهاية ادينين ، أو جوانين في نهاية تكوين النوكليوتيدات.

تعتبر روابط البيورين – البيرميدين روابط هيدروجينية في الحمض النووي ، حيث تكون هذه الروابط أما :

  • روابط هيدروجينية مرتبطة بالاكسجين.
  • روابط هيدروجينية مرتبطة بالنيتروجين.

وتتضمن تجميع الغلوتين ، والسيتوزين رابطين HN ، ورابط HO واحد ، بينما يتضمن تجميع الأدينين ، والثيامين رابطة HN ، ورابطة HO واحدة.

تكسير البيورين والبيريميدين

عند تكسير ، او استقلاب البيورينات في جسم الإنسان ، ينتج حمض البوليك في النهاية ، وهو الذي يتم إفرازه في البول.

يتم إخضاع الأدينين ، والغوانين إلى عمليات انهيار مختلفة قليلاً ، ثم تتأكسد هذه القاعدة لتوليد حمض البوليك.

ومع أن هذا الحمض لا يمكن تكسيره أكثر ، فإنه يتم طرحه بشكل سليم في البول ، ولكن في بعض الحالات ، يمكن أن يتراكم فائض حمض البوليك ، الذي يتسبب في مشاكل جسدية.

فعند اتحاد حمض اليوريك مع أيونات الكالسيوم المتاحة ، قد يؤدي إلى حصوات الكلى ، أو حصوات المثانة ، وكلاهما يكون مؤلم.

كما انه من الممكن أن تتسبب زيادة حمض البوليك في حالة تسمى النقرس ، والتي تحدث بسبب ترسب بلورات حمض البوليك في أنسجة مختلفة في جميع أنحاء الجسم.

ومن الممكن التحكم في هذه المخاطر ، عن طريق الحد من تناول الأطعمة التي تحتوي على البيورين ، مثل لحوم الأعضاء ، او إعطاء عقار الوبيورينول ، الذي يعمل على تغيير مسار تحلل البيورين بعيدًا عن حمض البوليك عن طريق التدخل في الإنزيمات الرئيسية.

بالنسبة إلى تفكك البيريميدينات ، فإنه يكون أبسط من تفكك البيورينات ، حيث أن الحلقة مكسورة ، وتكون المنتجات النهائية عبارة عن مواد بسيطة ، وشائعة ، مثل الأحماض الأمينية ، والأمونيا ، وثاني أكسيد الكربون.

تخليق البيورين والبيريميدين

يتم تجميع البيورينات ، التي يتم تصنيعها بشكل أساسي في الكبد ، من الأحماض الأمينية الجلايسين ، والأسبارتات ، وكذلك الغلوتامات ، التي تعمل على تزويد النيتروجين ، كما يتم تصنيعها من حمض الفوليك ، وثاني أكسيد الكربون اللذين يوفران الكربون.

كما أن القواعد النيتروجينية لا تقف وحيدة أثناء تخليق النيوكليوتيدات ، حيث أن الريبوز يدخل في المزيج قبل ظهور الأدينين النقي ، أو الجوانين ، مما يؤدي إلى انتاج أدينوزين أحادي الفوسفات (AMP) ، أو غوانوزين أحادي الفوسفات (GMP) ، واللذين يمثلان نيوكليوتيدات كاملة تقريبًا تكون جاهزة للدخول في سلسلة من الحمض النووي.

كما انه من الممكن أن يتم فسفرتها لإنتاج الأدينوزين ثنائي ، وثلاثي الفوسفات (ADP و ATP) ، أو غوانوزين ثنائي وثلاثي الفوسفات.

وبالتالي فإن عملية تخليق البيورين عملية كثيفة الطاقة ، وتتطلب أربعة جزيئات على الأقل من ATP لكل بورين يتم إنتاجه.

يحدث تخليق البيريميدينات بشكل رئيسي في الطحال ، والغدة الصعترية ، والجهاز الهضمي ، والخصيتين عند الرجال ، حيث يوفر الجلوتامين ، والأسبارتات كل ما يلزم من النيتروجين ، والكربون. [1] ، [2]

زر الذهاب إلى الأعلى
إغلاق